DE2227049C3 - Selbsttätig verstellender Lüfterflügel bei einem Axialgebläse tür Verbrennungskraftmaschinen - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft einen selbsttätig verstellenden Lüfterflügel bei einem Axialgebläse für Verbrennungskraftmaschinen, bestehend aus einer Nabe und mehreren auf der Nabe angeordneten profilierten Flügeln, wobei der Lüfterflügel im Bereich der Lufteintrittskante einen verdickten, sich nicht verbiegenden schmalen Teil aufweist, an dem der Flügel an der Nabe befestigt ist und an dem ein elastisch biegbarer fahnenartiger Teil frei beweglich angebracht ist, und daß in dem aus Kunststoff bestehenden Lüfterflügel eine gitterförmige Einlage eingebettet ist, deren in etwa tangential zum Nabenumfang verlaufende Stege geradlinig angeordnet sind.

Bei der Auslegung derartiger Lüfter muß darauf geachtet werden, daß die Kühlleistung bei geringer Drehzahl und geringer Fahrgeschwindigkeit noch ausreichend ist. Bei hoher Drehzahl sowie hoher Fahrgeschwindigkeit wird jedoch von einem derartigen Axialgebläse eine Kühlleistung erbracht, die überhaupt nicht gebraucht wird. Mit der ansteigenden, nicht gebrauchten erhöhten Kühlleistung des Lüfters ist auch eine erhebliche Zunahme der Leistungsaufnahme des Lüfters verbunden, die von der Verbrennungskraftmaschine aufgebracht werden muß. Man hat schon versucht, diesen Nachteil dadurch zu beseitigen, daß das LUfterblatt derart ausgebildet wird, daß sich unter dem Einfluß der Wind- und Zentrifugalkräfte bei höheren Drehzahlen die leistungsbestimmenden Merkmale des Flügels, wie Anstellwinkel und Blattkrümmungsradius, verändern, so daß damit eine Leistungsbeeinflussung in Abhängigkeit von den Drehzahlen erreicht wird. Diese Ausführungsform hat jedoch wiederum den Nachteil, daß eine Leistungsbeeinflussung in Abhängigkeit von den Um

gebungstemperaturen nicht erfolgt

Bei einer anderen bekannten Ausfuhrungsform ist das Lüfterblatt aus zwei miteinander verbundenen Schichten aufgebaut, wobei die verschiedenen Materialien einen unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweisen, so daß damit Änderungen des Anstellwinkels und Blattkrümmungsradius in Abhängigkeit von den Umgebungstemperaturen erfolgt Diese Ausführungsform hat jedoch den beachtlichen Nachteil daß sich die Wärmedehnung im Lüfterflügel nach allen Richtungen auswirkt was zu ungünstigen Leistungsbeeinflussungen und erhöhten Lüftergeräuschen führt Ein weiterer Nachteil besteht darin, daß die beiden Schichten nämlich Metall und Kunststoff, mittels eines Klebers verbunden sind und somit kein ausreichender Verbund zwischen den beiden Schichten erzielt werden kann, so daß sich die Schichten infolge der ständig auftretenden Formänderungen durch Windkräfte und Umgebungstemperaturen voneinander lösen können. Ein weiterer Nachteil dieser Ausführungsform besteht darin, daß Tür Herstellung derartiger Lüfterflügel viel Handarbeit erforderlich ist, so daß die Herstellung aufwendig und teuer ist

Ferner sind Ausführungsformen bekannt (USA.-Patentschrif'en 22 51 887 und 32 60 312, bei denen in die Lüfterflügel Gitter eingebettet sind, wobei diese Gitter zur Formerhaltung und Verstärkung der im übrigen aus einem flexiblen Werkstoff, wie Gummi oder Kunststoff, bestehenden Lüfterflügel dienen. Dadurch, daß diese Gitter vollständig in das wärmeisolierende Material des Lüfterflügels eingebettet sind, können Formänderungen durch Wärmeeinwirkung kaum auftreten, wobei jedoch darüber hinaus im Fall einer Wärmeübertragung sich der Flügel nach allen Richtungen hin krümmen würde, was gerade nicht der Fall sein darf, denn eine Krümmung in der radialen Richtung zur Nabe soll vermieden werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen selbsttätig verstellenden Lüfterflügel der eingangs genannten Art dahingehend zu verbessern, daß eine Veränderung des Anstellwinkels bzw. der Flügelform in Abhängigkeit von den Wind- und Zentrifugalkräften sowie der Umgebungstemperatur erfolgt.

Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß die tangential zum Nabenumfang verlaufenden Stege der aus einem Material mit geringerem Wärmeausdehnungskoeffizienten als die Lüfterflügel bestehenden Einlage an der Oberfläche der Konkavseite des Flügels liegen, während die in etwa radial zur Nabe verlaufenden Stege wellenförmig ausgebildet sind, wobei sich die Wölbung gegen die Flügelaußenseile erstreckt.

Die erfindungsgemäße Ausfuhrungsform hat den Vorteil, daß zusätzlich zu einer selbsttätigen Einstellung der leistungsbestimmenden Komponenten des Lüfterflügels in Abhängigkeit von den Wind- und Zentrifugalkräften auch die Umgebungstemperatur berücksichtigt wird, so daß ein optimaler Wirkungsgrad erzielt wird. Ferner besteht der Vorteil, daß die Herstellung sowohl des Gitters als auch der Anordnung des Gitters innerhalb des Lüftcrflügels einfach ist und dabei eine innige Verbindung zwischen den beiden Schichten erzielt werden kann. Durch die besondere Anordnung des Gitters innerhalb des Flügels besteht eine gute Wärmeübertragung auf das Gitter, so daß Wärmeänderungen sofort Veränderungen der Flügelform bewirken.

Es ist zwar eine geschwindigkeitsabhängige Flügel-

/erStellvorrichtung für einen Ventilator bekannt (deutiche Patentschrift 15 03 362), bei der eine Veränderung ies Anstellwinkels in Abhängigkeit von den Umgeaungstemperaturen und den Wind- und Zentrifugalkräften erfolgt, doch wird bei dieser bekannten Ausführungsform diese Aufgabe mit erheblich höherem Aufwand grlöst als bei der Erfindung, indem dort die Temperaturdifferenz sowie auch die auftretenden Wind- und Zentrifugalkräfte in einem Delinstoff-Zylinder inForm einer als Bimetall-Spiralfeder ausgebildeten Feder in Bewegung umgewandelt und über Hebelelemente auf die drehbar gelagerten Schaufeln übertragen wird. Neben dem großen technischen Aufwand besitzt diese bekannte Ausführungsform auch noch den Nachteil, daß eine Verstellung mit hohen Verlusten durch Reibung sowie Massenträgheit verbunden ist.

Die Erfindung wird in der nachfolgenden Beschreibung an Hand von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 eine Teilansicht des erfindungsgemäßen Axialgebläses im Aufriß,

F i g. 2 eine Draufsicht auf das Axialgebläse gemäß Fig. 1,

F i g. 3 einen Querschnitt durch den Lüfterflügel nach der Linie A -A in Fi g. 1,

F i g. 4 einen Querschnitt nach der Linie B-B in Fig. 1.

F i g. 5 eine vergrößerte Darstellung der Einzelheit C in F i g. 3,

F i g. 6 eine vergrößerte Darstellung der Einzelheit D in F i g. 4,

F i g. 7 eine andere Ausführungsform der wellenförmigen Stege gemäß F i g. 6,

F i g. 8 ein Ausführungsbeispiel einer gitterförmigen Einlage im Aufriß,

F i g. 9 einen Querschnitt nach der Linie E-E in F i g. 8 und

F i g. 10 einen Grundriß von F i g. 8.

In den F i g. 1 und 2 ist eine Ausführungsform des Axialgebläses dargestellt, das eine Nabe 1 aufweist, an der mehrere Lüfterflügel 2 am Umfang der Nabe 1 verteilt angeordnet sind. In manchen Fällen ist es zweckmäßig, die Lüfterflügel 2 in unregelmäßigen Abständen am Umfang der Nabe 1 anzuordnen. Im Betrieb dreht sich das Axialgebläse in Pfeilrichtung 4. Der Lüfterflügel 2 besitzt eine Lufteintrittskante 5, die in etwa senkrecht auf der Drehachse 10 des Axialgebläse und in etwa parallel zum radialen Strahl zur Mitte 6 des Lüfterflügels 2 an der Nabe 1 angeordnet ist. Die Außenkante 7 des Lüfterflügels 2 verläuft entweder in etwa senkrecht zu dem radialen Strahl oder geringfügig abgebogen, wie in der Zeichnung dargestellt, und geht in einer Abrundung 8 in die Luftaustrittskante 9 über. Die Luftaustrittskante 9 verläuft anschließend an die Abrundung 8 in etwa parallel zur Lufteintrittskante 5. Außerdem sind die Lüfterflügel 2 an der Nabe t in bekannter Weise derart angeordnet, daß der Anstellwinkel der örtlichen Profilsehnen, radial gesehen, von innen nach außen abnimmt.

Bei dem eriindungsgemäßen Axialgebläse besitzt der Lüfterflügel 2 im Bereich der Lufteintrittskante 5 einen verdickten, sich nicht verbiegenden schmalen Teil 11, der nach außen hin keilförmig spitz zusammenläuft und an dem der Flügel 2 an der Nabe 1 befestigt ist. Die Neigung der Kante 12 hai den Vorteil, daß sich eine Biegelinie ergibt, die eine gute Ausnutzung der Zentrifugalkräfte gewährleistet. An dem schmalen Teil U ist ein elastisch biegbarer fahnenartiger Teil 14 frei beweglich befestigt, der sich unter dem Einfluß der Wind- und Zentrifugalkräfte bei höheren Drehzahlen und höherer Fahrgeschwindigkeit verbiegt und damit der Anstellwinkel und der Blattkrümmungsradius verändert werden können. Die Wirkung der Zentrifugalkräfte kann dadurch noch verbessert werden, daß man den Lüfterflügel 2 im Bereich der Luftaustrittskante 9 mit einer Verdickung 15 versieht.

Nach dem Vorschlag der Erfindung ist in dem aus Kunststoff, beispielsweise Polypropylen, bestehenden Lüfterflügel 2 eine gitterförmige Einlage 3 eingebettet (insbesondere F i g. 3 und 4), die aus einem Material mit geringerem Wärmeausdehnungskoeffizienten besteht wie das Material, in das die Einlage 3 eingebettet ist. Vorzugsweise kann dazu ein Metallgitter in Form eines Lochbleches, Drahtgitters oder aus Streckmetall vorgesehen werden. Als Einlage kann aber auch glasfaserverstärkter Kunststoff vorgesehen werden. Die Einlage 3 besitzt in etwa tangential zum Nabenumfang verlaufende parallele Stege 16, die an der Oberfläche der Konkavseite 17 des Flügels 2 liegen und etwa über die gesamte Breite des Flügels 2 verlaufen. Dazu in etwa senkrecht bzw. radial zur Nabe 1 sind weitere Stege 18 angeordnet, die die Stege 16 verbinden. Diese Stege 18 besitzen Wölbungen 19, die sich gegen die Flügelaußenseite 20 erstrecken. Bei dem in den F i g. 4 und 6 gezeigten Ausführungsbeispiel haben diese Wölbungen in etwa einen halbkreisförmigen Querschnitt, während bei dem Ausführungsbeispiel nach F i g. 7 die Wölbung 19' etwas flach gedrückt ist, so daß dadurch eine noch innigere Verbindung mit dem Kunststoff des Flügels 2 besteht.

In den F i g. 8 bis 10 ist die Einlage 3 in verschiedenen Ansichten gezeigt. Durch diese besondere Ausbildung der Einlage 3 und Einbettung in den Flügel 2 ergibt sich bei einer Temperaturerhöhung eine verstärkte Krümmung des Flügels 2 um die Stege 16, da das Kunststoffmaterial des Lüfterflügels 2 einen wesentlich größeren Wärmeausdehnungskoeffizienten besitzt als die Stege 16, während in Richtung der Stege 19 sich das Kunststoffmaterial unabhängig von dem geringeren Wärmeausdehnungskoeffizienten dieser Stege 19 ausdehnen kann und dadurch keine Krümmung des Blattes in dieser Richtung erfolgt. Es ergibt sich dann beispielsweise die Stellung 2' in F i g. 2. Bei geringerer Wärmeentwicklung und unter dem Einfluß der Zentrifugalkräfte kann sich das Lüfterblatt nach außen biegen, wobei sich beispielsweise die Stellung 2" gemäß F i g. 2 ergibt.

Die Herstellung dei Lüfterflügel kann in besonders einfacher Weise dadurch bewerkstelligt werden, daC die Einlage 3 mit ihrer von den Stegen 16 gebildeter Fläche in die Spritzform eingelegt wird und mit Kunst stoff umspritzt wird. Dadurch, daß die Stege 16 an de Oberfläche liegen, ist eine besonders gute Wärmelei tung gegeben, so daß sich der Lüfterflügel 2 seh schnell an unterschiedliche Wärmeänderungen anpas sen kann.

Hierzu 6 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Selbsttätig verstellender Lüfterflügel bei einem Axialgebläse für Verbrennungskraftmaschinen, bestehend aus einer Nabe und mehreren auf der Nabe angeordneten profilierten Flügeln, wobei der Lüfterflügel im Bereich der Lufteintrittskante einen verdickten, sich nicht verbiegenden schmalen Teil aufweist, an dem der Flügel an der Nabe befestigt ist und an dem ein elastisch biegbarer fahnenartiger Teil frei beweglich angebracht ist, und daß in dem aus Kunststoff bestehenden Lüfterflügel eine gitterförmige Einlage eingebettet ist, deren in etwa tangential zum Nabenumfang verlaufende Stege geradlinig angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die tangential zum Nabenumfang verlaufenden Stege (16) der aus einem Material mit geringerem Wärmeausdehnungskoeffizienten als die Lüfterflügel (2) bestehenden Einlage (3) an der Oberfläche der Konkavseite (17) des Flügels (2) liegen, während die in etwa radial zur Nabe (1) verlaufenden Stege (18) wellenförmig ausgebildet sind, wobei sich die Wölbung (19) gegen die Flügelaußenseite (20) erstreckt.

2. Lüfterflügel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einlage (3) aus Lochblech, Drahtgitter oder Streckmetall besteht

3. Lüfterflügel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einlage (3) aus glasfaserverstärktem Kunststoff besteht.